周刚等：基于X射线衍射实验的堆垛结构对煤尘润湿性的影响 ·1539· 50 (a) 65 (b) 60 40 55 50 20 45 10 1t2t3*4#5t6789*10* 1 4*5*.67#89*10 煤尘 煤 0.95m c 70 d 0.90 085 65 0.80 60 国区店 075 0.70 50 0.65 45 0.60 0.55 40 1#2# 3*4*5*6#78910 1#2#3#4#5#678910 煤尘 煤尘 图4煤尘的微品参数与接触角关系曲线 Fig.4 Curves of microcrystalline parameters and contact angle 面网间距逐渐减小，而反映煤晶核大小的堆砌度L和 延展度L则有逐渐增大的趋势.此外，随着L和L,不 断升高，煤尘接触角总体呈上升趋势，而接触角与晶体 结构的面网间距d则是变化趋势相反.这是由于微 60 晶结构芳香层片的堆砌度L和延展度L以及面网间 距dm反映的是煤芳香变质程度，随着变质程度的升 50 高，芳香层片的堆砌度L,和延展度L.会趋于石墨化发 展，其与水的亲和度会不断降低：同时，面网间距dm 也会不断减小，造成煤尘的润湿能力降低 400 1520253035404550 将蒸馏水与煤尘接触角与煤样微晶参数作相关性 堆砌度，L/nm 分析，得到接触角角度与002衍射峰堆砌度L相关性 图5煤尘堆砌度与接触角关系曲线 最强，且符合洛伦兹函数，如图5所示.也就是说在煤 Fig.5 Curve of stack degree and contact angle 的微晶结构中，芳香层片的堆砌高度对煤尘润湿性起 作为评价指标，以煤样微晶参数L.、L.和dm作为影响 到了最为关键的作用，相关关系式为y=。+(2A/) 因素，借助SPSS分析软件，得出评价指标的权重分别 {w/4(x-x)2+w2]},相关系数R2=0.81505.式 为：蒸馏水接触角为0.52，自来水接触角为0.48.即 中，y为煤尘润湿接触角，x为堆砌度L参数量，x。为峰 利用权重得出的综合指标S=0.52Z,+0.48Z·其中 中心位置，A为曲线下基线上的积分面积，为半高 Z,为蒸馏水接触角统计量，Z,为自来水接触角统计 宽，y。为常数量 量.并利用SPSS View窗口的输出图形，绘制评价指标 3.2正交试验 得分均值对堆砌度L、延展度L,和面网间距dm的线 为了进一步探求煤尘润湿特性与其微晶参数的定 形图，如图6所示.由图6可知，当002峰堆砌度L为 量关系，采用SPSS建模，将煤样蒸馏水和自来水接触 18.5nm,10l峰延展度L.为41.7nm,峰层间距de为 角与煤尘X射线衍射所得的各微晶参数进行正交 0.898nm时，煤尘润湿接触角综合得分最小，此时润湿 试验. 性相对最佳.由此可以得出，当煤样的X射线衍射微 正交试验中将煤尘与蒸馏水以及自来水的接触角 晶参数组合越接近该组合时，润湿性越好周 刚等: 基于 X 射线衍射实验的堆垛结构对煤尘润湿性的影响 图 4 煤尘的微晶参数与接触角关系曲线 Fig． 4 Curves of microcrystalline parameters and contact angle 面网间距逐渐减小，而反映煤晶核大小的堆砌度 Lc和 延展度 La则有逐渐增大的趋势． 此外，随着 Lc和 La不 断升高，煤尘接触角总体呈上升趋势，而接触角与晶体 结构的面网间距 d002则是变化趋势相反． 这是由于微 晶结构芳香层片的堆砌度 Lc和延展度 La以及面网间 距 d002反映的是煤芳香变质程度，随着变质程度的升 高，芳香层片的堆砌度 Lc和延展度 La会趋于石墨化发 展，其与水的亲和度会不断降低; 同时，面网间距 d002 也会不断减小，造成煤尘的润湿能力降低． 将蒸馏水与煤尘接触角与煤样微晶参数作相关性 分析，得到接触角角度与 002 衍射峰堆砌度 Lc相关性 最强，且符合洛伦兹函数，如图 5 所示． 也就是说在煤 的微晶结构中，芳香层片的堆砌高度对煤尘润湿性起 到了最为关键的作用，相关关系式为 y = y0 + ( 2A /π) { w /［4 ( x － x0 ) 2 + w2 ］} ，相关系数 Ｒ2 = 0. 81505． 式 中，y 为煤尘润湿接触角，x 为堆砌度 Lc参数量，x0为峰 中心位置，A 为曲线下基线上的积分面积，w 为半高 宽，y0为常数量． 3. 2 正交试验 为了进一步探求煤尘润湿特性与其微晶参数的定 量关系，采用 SPSS 建模，将煤样蒸馏水和自来水接触 角与煤尘 X 射线衍射所得的各微晶参数进行正交 试验． 正交试验中将煤尘与蒸馏水以及自来水的接触角 图 5 煤尘堆砌度与接触角关系曲线 Fig． 5 Curve of stack degree and contact angle 作为评价指标，以煤样微晶参数 Lc、La和 d002作为影响 因素，借助 SPSS 分析软件，得出评价指标的权重分别 为: 蒸馏水接触角为 0. 52，自来水接触角为 0. 48． 即 利用权重得出的综合指标 S = 0. 52Zx1 + 0. 48Zx2 ． 其中 Zx1 为蒸馏水接触角统计量，Zx2 为自来水接触角统计 量． 并利用 SPSS View 窗口的输出图形，绘制评价指标 得分均值对堆砌度 Lc、延展度 La和面网间距 d002的线 形图，如图 6 所示． 由图 6 可知，当 002 峰堆砌度 Lc为 18. 5 nm，10l 峰延展度 La为 41. 7 nm，峰层间距 d002 为 0. 898 nm 时，煤尘润湿接触角综合得分最小，此时润湿 性相对最佳． 由此可以得出，当煤样的 X 射线衍射微 晶参数组合越接近该组合时，润湿性越好． · 9351 ·